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  <meta name="description" content="OS笔记(1)——现代操作系统概述 1. 什么是操作系统 计算机系统可分为硬件系统和软件系统。操作系统是运行在硬件系统上的一层计算机软件，它为用户提供一个简单清晰的计算机模型，并负责管理计算机硬件设备。
操作系统位于裸机之上，为所有其它软件提供基础的运行环境。
操作系统所处的位置如下图所示：
多数计算机有两种运行模式，计算机软件分别运行在这两种模式下，通常OS运行在内核态、其它软件运行在用户态。
 内核态：具有对硬件的完全访问权，可以执行机器能够运行的任何指令。 用户态：只能执行机器指令中的一个子集。  注意1：这里所说的操作系统是狭义的，即指操作系统内核。在很多语境下，广义上的操作系统概念可能还会涵盖了一些其它不属于内核的部分。
注意2：许多系统中，存在一些用户态下运行的程序协助内核完成特权功能。这些在内核外运行的程序也被有争议地被认为是操作系统的一部分，或者至少与操作系统密切相关。
2. 操作系统的作用 其实前面已经提到了操作系统的作用，这里再总结一下：
 为用户（应用程序员，实际上是应用程序）提供一个资源集的清晰抽象。 管理计算机硬件资源。  操作系统中的进程/线程、虚拟地址空间、文件，分别可以看作是对CPU、内存、IO的抽象。
3. 操作系统历史 一个粗略的操作系统发展历史描述如下：
 无操作系统：真空管计算机与手工操作（1945-1955），人们使用插拔电缆和使用穿孔卡片的方式控制机器的基本功能。 单道批处理系统：晶体管计算机与脱机IO、批处理技术（1955-1965），人们使用外围设备将输入读入磁带，操作员在主机上装入一个特殊的程序（现代OS前身），它从磁带上读取一个作业并运行。当一个作业完全结束后，操作员取下输入磁带和输出磁带，继续换取下一批作业进行处理。完成作业的输出磁带被拿到外围设备上进行脱机打印。 多道批处理系统：集成电路芯片和多道程序设计（1965-）。同时把几个作业放入内存，并允许他们交替执行，以减少昂贵的CPU空闲时间浪费。 现代操作系统：超大规模集成电路和现代操作系统。批处理、分时、实时、分布式等各类操作系统并存发展。  4. 现代操作系统的主要功能  处理机管理功能：使用进程抽象模型，实现进程控制、通信、调度等机制。 内存管理功能：使用地址空间抽象模型，实现内存管理与保护。 文件管理功能：现代计算机系统中，程序和数据总是存储在磁盘上以供使用，操作系统使用文件抽象模型对磁盘进行管理。 设备管理功能：提供外围IO设备的抽象和管理功能。 系统调用接口：提供一组系统调用，这些接口是为用户程序访问系统资源而设置的。CLI（Command Line Interface）和GUI（Graph User Interface）是在系统调用之上构建的，不过他们通常不运行在内核态。  5. 操作系统结构  单体系统（单内核）：整个OS以国产集合的方式编写，链接成一个大型可执行二进制程序。 微内核：将OS划分成小的、良好定义的模块。只有其中一个模块——微内核，运行在内核态；其余模块，由于功能相对弱些，则作为普通用户进程运行。这样提高了内核的稳定性。  6. 延伸阅读 多媒体操作系统，可参考《现代操作系统》(Tanenbaum)。
《性能之巅》第三章 操作系统" />

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操作系统位于裸机之上，为所有其它软件提供基础的运行环境。
操作系统所处的位置如下图所示：
多数计算机有两种运行模式，计算机软件分别运行在这两种模式下，通常OS运行在内核态、其它软件运行在用户态。
 内核态：具有对硬件的完全访问权，可以执行机器能够运行的任何指令。 用户态：只能执行机器指令中的一个子集。  注意1：这里所说的操作系统是狭义的，即指操作系统内核。在很多语境下，广义上的操作系统概念可能还会涵盖了一些其它不属于内核的部分。
注意2：许多系统中，存在一些用户态下运行的程序协助内核完成特权功能。这些在内核外运行的程序也被有争议地被认为是操作系统的一部分，或者至少与操作系统密切相关。
2. 操作系统的作用 其实前面已经提到了操作系统的作用，这里再总结一下：
 为用户（应用程序员，实际上是应用程序）提供一个资源集的清晰抽象。 管理计算机硬件资源。  操作系统中的进程/线程、虚拟地址空间、文件，分别可以看作是对CPU、内存、IO的抽象。
3. 操作系统历史 一个粗略的操作系统发展历史描述如下：
 无操作系统：真空管计算机与手工操作（1945-1955），人们使用插拔电缆和使用穿孔卡片的方式控制机器的基本功能。 单道批处理系统：晶体管计算机与脱机IO、批处理技术（1955-1965），人们使用外围设备将输入读入磁带，操作员在主机上装入一个特殊的程序（现代OS前身），它从磁带上读取一个作业并运行。当一个作业完全结束后，操作员取下输入磁带和输出磁带，继续换取下一批作业进行处理。完成作业的输出磁带被拿到外围设备上进行脱机打印。 多道批处理系统：集成电路芯片和多道程序设计（1965-）。同时把几个作业放入内存，并允许他们交替执行，以减少昂贵的CPU空闲时间浪费。 现代操作系统：超大规模集成电路和现代操作系统。批处理、分时、实时、分布式等各类操作系统并存发展。  4. 现代操作系统的主要功能  处理机管理功能：使用进程抽象模型，实现进程控制、通信、调度等机制。 内存管理功能：使用地址空间抽象模型，实现内存管理与保护。 文件管理功能：现代计算机系统中，程序和数据总是存储在磁盘上以供使用，操作系统使用文件抽象模型对磁盘进行管理。 设备管理功能：提供外围IO设备的抽象和管理功能。 系统调用接口：提供一组系统调用，这些接口是为用户程序访问系统资源而设置的。CLI（Command Line Interface）和GUI（Graph User Interface）是在系统调用之上构建的，不过他们通常不运行在内核态。  5. 操作系统结构  单体系统（单内核）：整个OS以国产集合的方式编写，链接成一个大型可执行二进制程序。 微内核：将OS划分成小的、良好定义的模块。只有其中一个模块——微内核，运行在内核态；其余模块，由于功能相对弱些，则作为普通用户进程运行。这样提高了内核的稳定性。  6. 延伸阅读 多媒体操作系统，可参考《现代操作系统》(Tanenbaum)。
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操作系统位于裸机之上，为所有其它软件提供基础的运行环境。
操作系统所处的位置如下图所示：
多数计算机有两种运行模式，计算机软件分别运行在这两种模式下，通常OS运行在内核态、其它软件运行在用户态。
 内核态：具有对硬件的完全访问权，可以执行机器能够运行的任何指令。 用户态：只能执行机器指令中的一个子集。  注意1：这里所说的操作系统是狭义的，即指操作系统内核。在很多语境下，广义上的操作系统概念可能还会涵盖了一些其它不属于内核的部分。
注意2：许多系统中，存在一些用户态下运行的程序协助内核完成特权功能。这些在内核外运行的程序也被有争议地被认为是操作系统的一部分，或者至少与操作系统密切相关。
2. 操作系统的作用 其实前面已经提到了操作系统的作用，这里再总结一下：
 为用户（应用程序员，实际上是应用程序）提供一个资源集的清晰抽象。 管理计算机硬件资源。  操作系统中的进程/线程、虚拟地址空间、文件，分别可以看作是对CPU、内存、IO的抽象。
3. 操作系统历史 一个粗略的操作系统发展历史描述如下：
 无操作系统：真空管计算机与手工操作（1945-1955），人们使用插拔电缆和使用穿孔卡片的方式控制机器的基本功能。 单道批处理系统：晶体管计算机与脱机IO、批处理技术（1955-1965），人们使用外围设备将输入读入磁带，操作员在主机上装入一个特殊的程序（现代OS前身），它从磁带上读取一个作业并运行。当一个作业完全结束后，操作员取下输入磁带和输出磁带，继续换取下一批作业进行处理。完成作业的输出磁带被拿到外围设备上进行脱机打印。 多道批处理系统：集成电路芯片和多道程序设计（1965-）。同时把几个作业放入内存，并允许他们交替执行，以减少昂贵的CPU空闲时间浪费。 现代操作系统：超大规模集成电路和现代操作系统。批处理、分时、实时、分布式等各类操作系统并存发展。  4. 现代操作系统的主要功能  处理机管理功能：使用进程抽象模型，实现进程控制、通信、调度等机制。 内存管理功能：使用地址空间抽象模型，实现内存管理与保护。 文件管理功能：现代计算机系统中，程序和数据总是存储在磁盘上以供使用，操作系统使用文件抽象模型对磁盘进行管理。 设备管理功能：提供外围IO设备的抽象和管理功能。 系统调用接口：提供一组系统调用，这些接口是为用户程序访问系统资源而设置的。CLI（Command Line Interface）和GUI（Graph User Interface）是在系统调用之上构建的，不过他们通常不运行在内核态。  5. 操作系统结构  单体系统（单内核）：整个OS以国产集合的方式编写，链接成一个大型可执行二进制程序。 微内核：将OS划分成小的、良好定义的模块。只有其中一个模块——微内核，运行在内核态；其余模块，由于功能相对弱些，则作为普通用户进程运行。这样提高了内核的稳定性。  6. 延伸阅读 多媒体操作系统，可参考《现代操作系统》(Tanenbaum)。
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操作系统位于裸机之上，为所有其它软件提供基础的运行环境。
操作系统所处的位置如下图所示：
多数计算机有两种运行模式，计算机软件分别运行在这两种模式下，通常OS运行在内核态、其它软件运行在用户态。
 内核态：具有对硬件的完全访问权，可以执行机器能够运行的任何指令。 用户态：只能执行机器指令中的一个子集。  注意1：这里所说的操作系统是狭义的，即指操作系统内核。在很多语境下，广义上的操作系统概念可能还会涵盖了一些其它不属于内核的部分。
注意2：许多系统中，存在一些用户态下运行的程序协助内核完成特权功能。这些在内核外运行的程序也被有争议地被认为是操作系统的一部分，或者至少与操作系统密切相关。
2. 操作系统的作用 其实前面已经提到了操作系统的作用，这里再总结一下：
 为用户（应用程序员，实际上是应用程序）提供一个资源集的清晰抽象。 管理计算机硬件资源。  操作系统中的进程/线程、虚拟地址空间、文件，分别可以看作是对CPU、内存、IO的抽象。
3. 操作系统历史 一个粗略的操作系统发展历史描述如下：
 无操作系统：真空管计算机与手工操作（1945-1955），人们使用插拔电缆和使用穿孔卡片的方式控制机器的基本功能。 单道批处理系统：晶体管计算机与脱机IO、批处理技术（1955-1965），人们使用外围设备将输入读入磁带，操作员在主机上装入一个特殊的程序（现代OS前身），它从磁带上读取一个作业并运行。当一个作业完全结束后，操作员取下输入磁带和输出磁带，继续换取下一批作业进行处理。完成作业的输出磁带被拿到外围设备上进行脱机打印。 多道批处理系统：集成电路芯片和多道程序设计（1965-）。同时把几个作业放入内存，并允许他们交替执行，以减少昂贵的CPU空闲时间浪费。 现代操作系统：超大规模集成电路和现代操作系统。批处理、分时、实时、分布式等各类操作系统并存发展。  4. 现代操作系统的主要功能  处理机管理功能：使用进程抽象模型，实现进程控制、通信、调度等机制。 内存管理功能：使用地址空间抽象模型，实现内存管理与保护。 文件管理功能：现代计算机系统中，程序和数据总是存储在磁盘上以供使用，操作系统使用文件抽象模型对磁盘进行管理。 设备管理功能：提供外围IO设备的抽象和管理功能。 系统调用接口：提供一组系统调用，这些接口是为用户程序访问系统资源而设置的。CLI（Command Line Interface）和GUI（Graph User Interface）是在系统调用之上构建的，不过他们通常不运行在内核态。  5. 操作系统结构  单体系统（单内核）：整个OS以国产集合的方式编写，链接成一个大型可执行二进制程序。 微内核：将OS划分成小的、良好定义的模块。只有其中一个模块——微内核，运行在内核态；其余模块，由于功能相对弱些，则作为普通用户进程运行。这样提高了内核的稳定性。  6. 延伸阅读 多媒体操作系统，可参考《现代操作系统》(Tanenbaum)。
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        <span class="more-meta"> 约 44 字 </span>
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<div class="post-toc" id="post-toc">
  <h2 class="post-toc-title">文章目录</h2>
  <div class="post-toc-content">
    <nav id="TableOfContents">
<ul>
<li><a href="#os笔记-1-现代操作系统概述">OS笔记(1)——现代操作系统概述</a>
<ul>
<li><a href="#1-什么是操作系统">1. 什么是操作系统</a></li>
<li><a href="#2-操作系统的作用">2. 操作系统的作用</a></li>
<li><a href="#3-操作系统历史">3. 操作系统历史</a></li>
<li><a href="#4-现代操作系统的主要功能">4. 现代操作系统的主要功能</a></li>
<li><a href="#5-操作系统结构">5. 操作系统结构</a></li>
<li><a href="#6-延伸阅读">6. 延伸阅读</a></li>
</ul></li>
</ul>
</nav>
  </div>
</div>

    
    <div class="post-content">
      

<h1 id="os笔记-1-现代操作系统概述">OS笔记(1)——现代操作系统概述</h1>

<h2 id="1-什么是操作系统">1. 什么是操作系统</h2>

<p><strong>计算机系统可分为硬件系统和软件系统。操作系统是运行在硬件系统上的一层计算机软件，它为用户提供一个简单清晰的计算机模型，并负责管理计算机硬件设备。</strong></p>

<p><strong>操作系统位于裸机之上，为所有其它软件提供基础的运行环境。</strong></p>

<p>操作系统所处的位置如下图所示：</p>

<p><img src="http://sweeat.me/osposition.png" alt="操作系统所处的位置" /></p>

<p><strong>多数计算机有两种运行模式，计算机软件分别运行在这两种模式下，通常OS运行在内核态、其它软件运行在用户态。</strong></p>

<ul>
<li>内核态：具有对硬件的完全访问权，可以执行机器能够运行的任何指令。</li>
<li>用户态：只能执行机器指令中的一个子集。</li>
</ul>

<p><strong><em>注意1：这里所说的操作系统是狭义的，即指操作系统内核。在很多语境下，广义上的操作系统概念可能还会涵盖了一些其它不属于内核的部分。</em></strong></p>

<p><strong><em>注意2：许多系统中，存在一些用户态下运行的程序协助内核完成特权功能。这些在内核外运行的程序也被有争议地被认为是操作系统的一部分，或者至少与操作系统密切相关。</em></strong></p>

<h2 id="2-操作系统的作用">2. 操作系统的作用</h2>

<p>其实前面已经提到了操作系统的作用，这里再总结一下：</p>

<ul>
<li>为用户（应用程序员，实际上是应用程序）提供一个资源集的清晰抽象。</li>
<li>管理计算机硬件资源。</li>
</ul>

<p>操作系统中的进程/线程、虚拟地址空间、文件，分别可以看作是对CPU、内存、IO的抽象。</p>

<h2 id="3-操作系统历史">3. 操作系统历史</h2>

<p>一个粗略的操作系统发展历史描述如下：</p>

<ul>
<li>无操作系统：真空管计算机与手工操作（1945-1955），人们使用插拔电缆和使用穿孔卡片的方式控制机器的基本功能。</li>
<li>单道批处理系统：晶体管计算机与脱机IO、批处理技术（1955-1965），人们使用外围设备将输入读入磁带，操作员在主机上装入一个特殊的程序（现代OS前身），它从磁带上读取一个作业并运行。当一个作业完全结束后，操作员取下输入磁带和输出磁带，继续换取下一批作业进行处理。完成作业的输出磁带被拿到外围设备上进行脱机打印。</li>
<li>多道批处理系统：集成电路芯片和多道程序设计（1965-）。同时把几个作业放入内存，并允许他们交替执行，以减少昂贵的CPU空闲时间浪费。</li>
<li>现代操作系统：超大规模集成电路和现代操作系统。批处理、分时、实时、分布式等各类操作系统并存发展。</li>
</ul>

<h2 id="4-现代操作系统的主要功能">4. 现代操作系统的主要功能</h2>

<ul>
<li>处理机管理功能：使用进程抽象模型，实现进程控制、通信、调度等机制。</li>
<li>内存管理功能：使用地址空间抽象模型，实现内存管理与保护。</li>
<li>文件管理功能：现代计算机系统中，程序和数据总是存储在磁盘上以供使用，操作系统使用文件抽象模型对磁盘进行管理。</li>
<li>设备管理功能：提供外围IO设备的抽象和管理功能。</li>
<li>系统调用接口：提供一组系统调用，这些接口是为用户程序访问系统资源而设置的。CLI（Command Line Interface）和GUI（Graph User Interface）是在系统调用之上构建的，不过他们通常不运行在内核态。</li>
</ul>

<h2 id="5-操作系统结构">5. 操作系统结构</h2>

<ul>
<li>单体系统（单内核）：整个OS以国产集合的方式编写，链接成一个大型可执行二进制程序。</li>
<li>微内核：将OS划分成小的、良好定义的模块。只有其中一个模块——微内核，运行在内核态；其余模块，由于功能相对弱些，则作为普通用户进程运行。这样提高了内核的稳定性。</li>
</ul>

<h2 id="6-延伸阅读">6. 延伸阅读</h2>

<p>多媒体操作系统，可参考《现代操作系统》(Tanenbaum)。</p>

<p>《性能之巅》第三章 操作系统</p>

    </div>

    
    
<div class="post-copyright">
  <p class="copyright-item">
    <span class="item-title">文章作者</span>
    <span class="item-content">yixy</span>
  </p>
  <p class="copyright-item">
    <span class="item-title">上次更新</span>
    <span class="item-content">
      0001-01-01
      
    </span>
  </p>
  
  <p class="copyright-item">
    <span class="item-title">许可协议</span>
    <span class="item-content"><a rel="license noopener" href="https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/" target="_blank">CC BY-NC-ND 4.0</a></span>
  </p>
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